JP2008263095A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものであり、特に、縦型MOS半導体デバイスの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a vertical MOS semiconductor device.
MOS型電界トランジスタ(MOSFET)は、通常シリコン等の半導体基板上において、フォトリソグラフィ、イオン注入、熱酸化、成膜等のプロセスを行なうことにより作製されるが、コスト等の面からできるだけ短時間で工程数の少ないプロセスが望まれる。特に、フォトリソグラフィは、レジストの塗布、プリベーク、露光装置による露光、現像、乾燥という一連の工程を行なう必要があり、多用した場合には著しくスループットを低下させて、コストアップの原因となる。 MOS field-effect transistors (MOSFETs) are usually fabricated by performing processes such as photolithography, ion implantation, thermal oxidation, and film formation on a semiconductor substrate such as silicon. A process with a small number of steps is desired. In particular, photolithography requires a series of steps of resist coating, pre-baking, exposure by an exposure apparatus, development, and drying. If it is used frequently, the throughput is significantly reduced, resulting in an increase in cost.
また、特許文献1に記載されているような、トレンチゲートを形成する縦型MOS半導体デバイスにおいては、微細化が進展するのに伴って、トレンチコンタクトを形成する工程において、露光の際の位置ズレが生じる場合がある。このような位置ズレは、製造される半導体装置の特性に大きな影響を与える。
本発明は、工程数の少ない半導体装置の製造方法を提供する。 The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device with a small number of processes.
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層が形成された前記半導体基板に選択的に前記絶縁層から前記半導体基板に達する第1のトレンチを形成する工程と、前記第1のトレンチの表面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜を介して、前記第1のトレンチ内において前記絶縁層の形成されている面までポリシリコンを埋め込むことによりトレンチゲートを形成する工程と、前記絶縁層のエッチングを行なうことにより前記絶縁層を薄くして、前記絶縁層の表面より前記ポリシリコンを露出させる工程と、前記絶縁層の表面より露出させた前記ポリシリコンを酸化させ酸化層を形成する工程と、前記酸化層をマスクとして、前記絶縁層の表面から前記半導体基板に達する第2のトレンチを形成する工程とを備えたことを特徴とする。。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an insulating layer on a semiconductor substrate; and selectively reaching the semiconductor substrate from the insulating layer on the semiconductor substrate on which the insulating layer is formed. Forming a first trench, and forming an insulating film on the surface of the first trench, and passing through the insulating film to the surface where the insulating layer is formed in the first trench. Forming a trench gate by embedding, thinning the insulating layer by etching the insulating layer, exposing the polysilicon from the surface of the insulating layer, and exposing from the surface of the insulating layer. Forming an oxide layer by oxidizing the polysilicon, and forming a second trench from the surface of the insulating layer to the semiconductor substrate using the oxide layer as a mask. Characterized by comprising the step of. .
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層が形成された前記半導体基板に選択的に前記絶縁層から前記半導体基板に達する第1のトレンチを形成する工程と、前記絶縁層を前記半導体基板の表面に沿った方向にエッチングして前記第1のトレンチの口径を広げる工程と、前記第1のトレンチの表面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜を介して前記第1のトレンチ内において前記絶縁層の形成されている面までポリシリコンを埋め込むことによりトレンチゲートを形成する工程と、前記絶縁層のエッチングを行なうことにより前記絶縁層を薄くして、前記絶縁層の表面より前記ポリシリコンを露出させる工程と、前記絶縁層の表面より露出させた前記ポリシリコンを酸化させ酸化層を形成する工程と、前記酸化層をマスクとして、前記絶縁層の表面から前記半導体基板に達する第2のトレンチを形成する工程とを備えたことを特徴とする。 In addition, a method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a step of forming an insulating layer over a semiconductor substrate, and the semiconductor substrate on which the insulating layer is formed selectively from the insulating layer to the semiconductor substrate. Forming a first trench to reach, etching the insulating layer in a direction along the surface of the semiconductor substrate to widen the diameter of the first trench, and insulating film on the surface of the first trench Forming a trench gate by embedding polysilicon through the insulating film to the surface where the insulating layer is formed in the first trench, and etching the insulating layer. Thinning the insulating layer to expose the polysilicon from the surface of the insulating layer; and oxidizing and oxidizing the polysilicon exposed from the surface of the insulating layer Forming, said oxide layer as a mask, characterized by comprising a step of forming a second trench extending from the surface of the insulating layer on the semiconductor substrate.
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に下から順にシリコン窒化膜及びシリコン酸化層を形成する工程と、前記シリコン窒化膜及び前記シリコン酸化膜が形成された半導体基板に選択的に前記シリコン窒化膜及び前記シリコン酸化膜から前記半導体基板に達する第1のトレンチを形成する工程と、前記第1のトレンチの表面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜を介して、前記第1のトレンチ内において前記シリコン酸化層の形成されている面までポリシリコンを埋め込むことによりトレンチゲートを形成する工程と、前記シリコン酸化層のエッチングを行なうことにより前記シリコン酸化層を薄くして、前記シリコン酸化膜の表面より前記ポリシリコンを露出させる工程と、前記シリコン酸化膜の表面より露出させた前記ポリシリコンを酸化させ酸化層を形成する工程と、前記酸化層をマスクとして、前記半導体基板表面をエッチングする工程と、を備えたことを特徴とする。 The method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a step of forming a silicon nitride film and a silicon oxide layer on a semiconductor substrate in order from the bottom, and a semiconductor in which the silicon nitride film and the silicon oxide film are formed. Forming a first trench selectively reaching the semiconductor substrate from the silicon nitride film and the silicon oxide film on the substrate; forming an insulating film on a surface of the first trench; A step of forming a trench gate by embedding polysilicon in the first trench to a surface on which the silicon oxide layer is formed; and etching the silicon oxide layer to reduce the thickness of the silicon oxide layer. Exposing the polysilicon from the surface of the silicon oxide film, and exposing the polysilicon from the surface of the silicon oxide film. Forming an oxide layer by oxidizing the polysilicon, the oxide layer as a mask, comprising the a step of etching the semiconductor substrate surface.
本発明によれば、半導体装置の製造方法において、製造時の工程数を削減することができるため、半導体装置の製造コストを抑えることができる。 According to the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device, the number of steps at the time of manufacturing can be reduced, so that the manufacturing cost of the semiconductor device can be suppressed.
〔第1の実施の形態〕
第1の実施の形態はトレンチゲートを有するMOS構造の半導体装置の製造方法である。本実施の形態について、図1A、図1Bに基づき説明する。
[First Embodiment]
The first embodiment is a method of manufacturing a semiconductor device having a MOS structure having a trench gate. This embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.
最初に図1A(a)に示すように、半導体基板である単結晶のN型シリコン基板11上に、エピタキシャル成長によりP(リン)がドープされたシリコンを堆積させN型エピタキシャル層12を形成する。このN型エピタキシャル層12の形成されている面上にSiN(窒化シリコン)層14を形成した後、B(ボロン)等をイオン注入することによりP型ベース層13を形成する。
First, as shown in FIG. 1A (a), an N-type
この後、SiN層14上にフォトレジストを塗布した後、プリベーク、露光装置による露光、現像を行なうことにより、後述するトレンチを形成する領域のみ開口しているレジストパターン15を形成する。
Thereafter, after applying a photoresist on the
次に、図1A(b)に示すように、レジストパターン15の形成されていない領域のSiN層14を除去することにより、レジストパターン15とSiN層14aからなるパターンを形成する。この後、このレジストパターン15とSiN層14aをマスクとして、RIE(Reactive Ion Etching)によるエッチングを行なうことによりトレンチ16を形成する。形成されるトレンチ16は、P型ベース層13を貫通し、N型エピタキシャル層12の表面の一部をエッチングすることにより形成される。これにより、トレンチ16が形成されたP型ベース層13a、N型エピタキシャル層12aが形成される。
Next, as shown in FIG. 1A (b), by removing the
次に、図1A(c)に示すように、レジストパターン15を除去した後、熱酸化を行うことにより、トレンチ16の表面、即ち、トレンチ16を形成しているP型ベース層13a、N型エピタキシャル層12aの表面にトレンチ酸化層17を形成する。
Next, as shown in FIG. 1A (c), the
次に、図1A(d)に示すように、トレンチ酸化層17の形成されたトレンチ16に、ポリシリコンを埋め込むことによりトレンチゲート18を形成する。尚、トレンチゲート18は、SiN層34bの表面と同一面が形成されるように形成される。また、トレンチゲート18は、N型を形成するための不純物元素であるP(リン)が高い濃度で含まれているため導電性は高い。
Next, as shown in FIG. 1A (d), a
次に、図1B(e)に示すように、SiN層14aの表面のエッチングを行なうことにより、薄いSiN層14bを形成する。具体的には、Siはエッチングされることなく、SiNのみエッチングが可能なエッチング法により、SiN層14aの表面をエッチングすることにより薄いSiN層14bを形成する。
Next, as shown in FIG. 1B (e), a
次に、図1B(f)に示すように、As(ヒ素)のイオン注入を行なうことにより、N型ソース層19を形成する。この際、トレンチゲート18にもAsのイオン注入が行なわれるが、トレンチゲート18は、導電性を高めるために、N型となる不純物イオンが高い濃度で含まれているため、Asが注入されても影響はない。
Next, as shown in FIG. 1B (f), an N-
次に、図1B(g)に示すように、熱酸化を行なうことによりトレンチゲート18の表面に露出している部分を酸化させる。これにより、酸化層20が形成される。シリコンを熱酸化等により酸化する場合には、一般にその体積は膨張するため、酸化層20は、トレンチゲート18を覆うように形成される。
Next, as shown in FIG. 1B (g), the portion exposed on the surface of the
次に、図1B(h)に示すように、RIE等により、酸化層20の形成されていない領域のSiN層14b、N型ソース層19、P型ベース層13aの一部をエッチングにより除去する。具体的には、酸化シリコン(SiO2)はエッチングされないが、SiNをエッチングが可能な条件によりSiN層14bの一部を除去した後、酸化シリコン(SiO2)はエッチングされないが、Siをエッチングが可能な条件によりN型ソース層19、P型ベース層13aの一部を除去する。これにより、酸化層20の形成されていないSiN層14c、N型ソース層19a、P型ベース層13bがエッチングされてトレンチ21が形成される。
Next, as shown in FIG. 1B (h), the
この後、図1Cに示すように、ソース電極22を、このトレンチ21に埋め込んで、N型ソース層19a、P型ベース層13bに接続するように形成する。また、ドレイン電極23を半導体基板11の裏面に形成することにより、本実施の形態におけるトレンチゲートを有するMOS構造の半導体装置が完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, the
本実施の形態では、N型ソース層19をエッチングしてソース電極22を形成するためのトレンチ21を形成する工程において、酸化層20を用いている。即ち、一般的な方法では、N型ソース層19のエッチングを行なう工程では、レジストパターンが用いられるが、本実施の形態では、このレジストパターンを形成するためのフォトリソグラフィの工程が不要となり、工程を短縮することができる。
In the present embodiment, the
具体的に、図2に基づき説明するならば、一般的な方法では、図2(a)に示すようなN型シリコン基板91上に、N型エピタキシャル層92が形成され、その上にP型ベース層93が形成され、その上にN型ソース層96が形成され、更にその上にシリコン酸化層94が形成されている。N型エピタキシャル層92、P型ベース層93、N型ソース層96には、図1で説明したのと同様にして、トレンチ酸化膜97、及びトレンチゲート98が形成されている。このようにして、図2(a)のように形成された半導体装置にトレンチを形成するため、、図2(b)に示すようなレジストパターン95が形成される。
Specifically, referring to FIG. 2, in a general method, an N-type
具体的には、レジストパターン95は、シリコン酸化膜94上にレジストを塗布した後、プレベーク、露光装置による露光、現像を経ることにより形成する。
Specifically, the resist
この後、図2(c)に示すように、レジストパターン95をマスクとして、RIE等の異方性エッチングによりシリコン酸化膜94の一部をエッチングし、レジストパターン95の形成されている領域のみ残存しているシリコン酸化層94aが形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 2C, a part of the
この後、図2(d)に示すように、レジストパターン95を除去した後、シリコン酸化層94aをマスクとしてRIE等の異方性エッチングにより、N型ソース層96、P型ベース層93の一部をエッチングし、N型ソース層96a、P型ベース層93aをエッチングしてトレンチ99を形成する。そして、このトレンチ99に埋め込むようにソース電極を形成し、半導体基板91の裏面にドレイン電極を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 2D, after the resist
本実施の形態においては、図2に示されるレジストパターン95を形成する必要がないため、フォトリソグラフィの工程を一つ減らすことができ、工程数を削減させることがでる。
In this embodiment, since it is not necessary to form the resist
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態について、図3A、図3Bに基づき説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.
最初に図3A(a)に示すように、半導体基板である単結晶のN型シリコン基板31上に、N型エピタキシャル層32、P型ベース層33、SiN層34にトレンチ36を形成する。このトレンチ36は、レジストパターン35をフォトリソグラフィにより形成した後、異方性エッチングを行なうことにより形成する。
First, as shown in FIG. 3A (a), a
次に、図3A(b)に示すように、SiN層34を膜面に平行な方向に等方性エッチングを行なう。これにより、半導体基板31の表面に沿った方向にエッチングされたSiN層34aが形成され、トレンチ36の口径が広がる。
Next, as shown in FIG. 3A (b), the
次に、図3A(c)に示すように、レジストパターン35を除去した後、熱酸化を行うことにより、トレンチ36の表面、即ち、トレンチ36を形成しているP型ベース層33、N型エピタキシャル層32の表面にトレンチ酸化層37を形成する。
Next, as shown in FIG. 3A (c), after removing the resist
次に、図3A(d)に示すように、トレンチ酸化層37の形成されたトレンチ36に、ポリシリコンを埋め込むことによりトレンチゲート38を形成する。尚、トレンチゲート38は、SiN層34aの表面と同一面が形成されるように形成される。また、トレンチゲート38は、N型を形成するための不純物元素であるP(リン)が高い濃度で含まれているため導電性は高い。
Next, as shown in FIG. 3A (d), a
次に、図3B(e)に示すように、SiN層34aの表面のエッチングを行なうことにより、薄いSiN層34bを形成する。具体的には、Siはエッチングされることなく、SiNのみエッチングが可能なエッチング法により、SiN層34aの表面をエッチングすることにより薄いSiN層34bを形成する。
Next, as shown in FIG. 3B (e), a
次に、図3B(f)に示すように、As(ヒ素)のイオン注入を行なうことにより、N型ソース層39を形成する。この際、トレンチゲート38にもAsのイオン注入が行なわれるが、トレンチゲート38は、導電性を高めるために、N型となる不純物イオンが高い濃度で含まれているため、Asが注入されても影響はない。
Next, as shown in FIG. 3B (f), an N-
次に、図3B(g)に示すように、熱酸化を行なうことによりトレンチゲート38の表面に露出している部分を酸化させる。これにより、酸化層40が形成される。シリコンを熱酸化等により酸化する場合には、一般にその体積は膨張するため、酸化層40は、トレンチゲート38を覆うように形成される。
Next, as shown in FIG. 3B (g), the portion exposed on the surface of the
次に、図3B(h)に示すように、RIE等により、酸化層40の形成されていない領域のSiN層34b、N型ソース層39、P型ベース層33の一部をエッチングにより除去する。具体的には、酸化シリコン(SiO2)はエッチングされないが、SiNをエッチングが可能な条件によりSiN層34bの一部を除去した後、酸化シリコン(SiO2)はエッチングされないが、Siをエッチング可能な条件によりN型ソース層39、P型ベース層33の一部を除去する。これにより、酸化層40の形成されていないSiN層34c、N型ソース層39a、P型ベース層33aがエッチングされてトレンチ41が形成される。
Next, as shown in FIG. 3B (h), a part of the
この後、不図示のソース電極を、このトレンチ41に埋め込んで、N型ソース層39a、P型ベース層33aに接続するように形成する。また、図示しないドレイン電極を半導体基板31の裏面に形成することにより、本実施の形態におけるトレンチゲートを有するMOS構造の半導体装置が完成する。
Thereafter, a source electrode (not shown) is buried in the trench 41 so as to be connected to the N-
本実施の形態では、N型ソース層39をエッチングしてトレンチ41を形成する工程において、酸化層40を用いている。即ち、一般的な方法では、N型ソース層39のエッチングを行なう工程では、レジストパターンが用いられるが、本実施の形態では、このレジストパターンを形成するためのフォトリソグラフィの工程が不要となり、製造工程を短縮することができる。また、本実施の形態では、等方性エッチングを行なうことにより、広い口径のSiN層34bを形成することができるため、トレンチゲート38を広い範囲で覆う酸化膜40を形成することができ、トレンチゲート38とトレンチ41との間の距離を広げることが可能となる。
In the present embodiment, the
〔第3の実施の形態〕
続いて、本発明の第3の実施の形態について、図4A、図4Bに基づき説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.
最初に図4A(a)に示すように、半導体基板である単結晶のN型シリコン基板51上に、エピタキシャル成長によりP(リン)がドープされたシリコンを堆積させN型エピタキシャル層52を形成する。このN型エピタキシャル層52が形成されている面上にSiN(窒化シリコン)層54を形成した後、B(ボロン)等をイオン注入することによりP型ベース層53を形成し、更に、SiN(窒化シリコン)層54上に、シリコン酸化層61を形成する。この後、シリコン酸化層61上にフォトレジストを塗布した後、プリベーク、露光装置による露光、現像を行なうことにより、後述するトレンチを形成する領域のみ開口しているレジストパターン55を形成する。
First, as shown in FIG. 4A, an N-
次に、図4A(b)に示すように、レジストパターン55の形成されていない領域のシリコン酸化層61及びSiN層54を除去することにより、レジストパターン55、シリコン酸化層61a及びSiN層54aからなるパターンを形成する。この後、このレジストパターン55とSiN層54aをマスクとして、RIE(Reactive Ion Etching)によるエッチングを行なうことによりトレンチ56を形成する。形成されるトレンチ56は、P型ベース層53を貫通し、N型エピタキシャル層52の表面の一部をエッチングすることにより形成される。これにより、トレンチ56が形成されたP型ベース層53a、N型エピタキシャル層52aが形成される。
Next, as shown in FIG. 4A (b), by removing the
次に、図4A(c)に示すように、レジストパターン55を除去した後、熱酸化を行うことにより、トレンチ56の表面、即ち、トレンチ56を形成しているP型ベース層53a、N型エピタキシャル層52aの表面にトレンチ酸化層57を形成する。
Next, as shown in FIG. 4A (c), after removing the resist
次に、図4A(d)に示すように、トレンチ酸化層57の形成されたトレンチ56に、ポリシリコンを埋め込むことによりトレンチゲート58を形成する。尚、トレンチゲート58は、シリコン酸化層61aの表面と同一面が形成されるように形成される。また、トレンチゲート58は、N型を形成するための不純物元素であるP(リン)が高い濃度で含まれているため導電性は高い。
Next, as shown in FIG. 4A (d), a
次に、図4B(e)に示すように、シリコン酸化層61aをエッチングにより除去する。具体的には、Siはエッチングされることなく、酸化シリコン(SiO2)のみエッチングが可能なエッチング法により、シリコン酸化層61aを除去し、SiN層54aの表面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 4B (e), the
次に、図4B(f)に示すように、As(ヒ素)のイオン注入を行なうことにより、N型ソース層59を形成する。この際、トレンチゲート58にもAsのイオン注入が行なわれるが、トレンチゲート58は、導電性を高めるために、N型となる不純物イオンが高い濃度で含まれているため、Asが注入されても影響はない。
Next, as shown in FIG. 4B (f), an N-
次に、図4B(g)に示すように、熱酸化を行なうことによりトレンチゲート58の表面に露出しているポリシリコンを酸化させる。これにより、酸化層60が形成される。シリコンを熱酸化等により酸化する場合には、一般にその体積は膨張するため、酸化層60は、トレンチゲート58を覆うように形成される。
Next, as shown in FIG. 4B (g), the polysilicon exposed on the surface of the
次に、図4B(h)に示すように、RIE等により、酸化層60の形成されていない領域のSiN層54a、N型ソース層59、P型ベース層53aの一部をエッチングにより除去する。具体的には、酸化シリコン(SiO2)はエッチングされないが、SiNをエッチングが可能な条件によりSiN層54aの一部を除去した後、酸化シリコン(SiO2)はエッチングされないが、Siをエッチング可能な条件によりN型ソース層59、P型ベース層53aの一部を除去する。これにより、酸化層60の形成されていない領域SiN層54b、N型ソース層59a、P型ベース層53bがエッチングされてトレンチ62が形成される。
Next, as shown in FIG. 4B (h), the
この後、不図示のソース電極を、このトレンチ62に埋め込んで、N型ソース層59a、P型ベース層53bに接続するように形成する。また、図示しないドレイン電極を半導体基板51の裏面に形成することにより、本実施の形態におけるトレンチゲートを有するMOS構造の半導体装置が完成する。
Thereafter, a source electrode (not shown) is buried in the
本実施の形態では、N型ソース層59をエッチングするトレンチ62を形成する工程において、酸化層60を用いている。即ち、一般的な方法では、N型ソース層59のエッチングを行なう工程では、レジストパターンが用いられるが、本実施の形態では、このレジストパターンを形成するためのフォトリソグラフィの工程が不要となり、製造工程を短縮することができる。
In the present embodiment, the
〔第4の実施の形態〕
本発明の第4の実施の形態について、図5A、図5Bに基づき説明する。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
最初に図5A(a)に示すように、半導体基板である単結晶のN型シリコン基板71上に、N型エピタキシャル層72、P型ベース層73、シリコン酸化層74にトレンチ76を形成する。このトレンチ76は、レジストパターン75をフォトリソグラフィにより形成した後、異方性エッチングを行なうことにより形成する。
First, as shown in FIG. 5A, a
次に、図5A(b)に示すように、シリコン酸化層74を膜面に平行な方向に等方性エッチングを行なう。これにより、面方向にエッチングされたシリコン酸化層74aが形成される。
Next, as shown in FIG. 5A (b), the
次に、図5A(c)に示すように、レジストパターン75を除去した後、熱酸化を行うことにより、トレンチ76の表面、即ち、トレンチ76を形成しているP型ベース層73、N型エピタキシャル層72の表面が露出している領域にトレンチ酸化層77を形成する。
Next, as shown in FIG. 5A (c), after removing the resist
次に、図5A(d)に示すように、トレンチ酸化層77の形成されたトレンチ76に、ポリシリコンを埋め込むことによりトレンチゲート78を形成する。尚、トレンチゲート78は、シリコン酸化層74aの表面と同一面が形成されるように形成される。また、トレンチゲート78は、N型を形成するための不純物元素であるP(リン)が高い濃度で含まれているため導電性は高い。
Next, as shown in FIG. 5A (d), a
次に、図5B(e)に示すように、シリコン酸化層74aの表面のエッチングを行なうことにより、薄いシリコン酸化層74bを形成する。具体的には、Siはエッチングされることなく、酸化シリコンのみエッチングが可能なエッチング法により、シリコン酸化層74aの表面をエッチングすることにより薄いシリコン酸化層74bを形成する。
Next, as shown in FIG. 5B (e), the surface of the
次に、図5B(f)に示すように、As(ヒ素)のイオン注入を行なうことにより、N型ソース層79を形成する。この際、トレンチゲート78にもAsのイオン注入が行なわれるが、トレンチゲート78は、導電性を高めるためにN型となる不純物イオンが高い濃度で含まれているため、Asが注入されても影響はない。
Next, as shown in FIG. 5B (f), an N-
次に、図5B(g)に示すように、熱酸化を行なうことによりトレンチゲート78の表面に露出している部分を酸化させる。これにより、酸化層80が形成される。シリコンを熱酸化等により酸化する場合には、一般にその体積は膨張するため、酸化層80は、トレンチゲート78を覆うように形成される。
Next, as shown in FIG. 5B (g), the portion exposed on the surface of the
次に、図5B(h)に示すように、RIE等により、酸化層80の形成されていない領域のシリコン酸化層74b、N型ソース層79、P型ベース層73の一部をエッチングにより除去する。具体的には、シリコン酸化層74bの一部を除去した後、酸化シリコン(SiO2)はエッチングされないが、Siをエッチング可能な条件によりN型ソース層79、P型ベース層73の一部を除去する。これにより、酸化層80の形成されていないシリコン酸化層74c、N型ソース層79a、P型ベース層73aがエッチングされてトレンチ81が形成される。尚、酸化膜80は、シリコン酸化膜74bに比べて十分厚いため、シリコン酸化膜74bの一部が除去されても、酸化膜80は残存している。
Next, as shown in FIG. 5B (h), the
この後、不図示のソース電極を、このトレンチ81に埋め込んで、N型ソース層79a、P型ベース層73aに接続するように形成する。また、図示しないドレイン電極を半導体基板71の裏面に形成することにより、本実施の形態におけるトレンチゲートを有するMOS構造の半導体装置が完成する。
Thereafter, a source electrode (not shown) is buried in the
本実施の形態では、N型ソース層79をエッチングするトレンチ81を形成する工程において、酸化層80を用いている。即ち、一般的な方法では、N型ソース層79のエッチングを行なう工程では、レジストパターンが用いられるが、本実施の形態では、このレジストパターンを形成するためのフォトリソグラフィの工程が不要となり、製造工程を短縮することができる。また、本実施の形態では、膜面方向の等方性エッチングを行なうことにより、広い口径のシリコン酸化層74bを形成することができるため、トレンチゲート78を広い範囲で覆う酸化膜80を形成することができ、トレンチゲート78とトレンチ81との間の距離を広げることが可能となる。
In the present embodiment, the
以上、実施の形態において本発明における半導体装置の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、これ以外の形態をとることが可能である。 As mentioned above, although the manufacturing method of the semiconductor device in this invention was demonstrated in detail in embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, It can take another form.
11・・・N型シリコン基板、12、12a・・・N型エピタキシャル層、13、13a、13b・・・P型ベース層、14、14b、14c・・・SiN層、15・・・フォトレジスト、16・・・トレンチ、17・・・トレンチ酸化層、18・・・トレンチゲート、19、19a・・・N型ソース層、20・・・酸化層。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記絶縁層が形成された前記半導体基板に選択的に前記絶縁層から前記半導体基板に達する第1のトレンチを形成する工程と、
前記第1のトレンチの表面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜を介して、前記第1のトレンチ内において前記絶縁層の形成されている面までポリシリコンを埋め込むことによりトレンチゲートを形成する工程と、
前記絶縁層のエッチングを行なうことにより前記絶縁層を薄くして、前記絶縁層の表面より前記ポリシリコンを露出させる工程と、
前記絶縁層の表面より露出させた前記ポリシリコンを酸化させ酸化層を形成する工程と、
前記酸化層をマスクとして、前記絶縁層の表面から前記半導体基板に達する第2のトレンチを形成する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an insulating layer on the semiconductor substrate;
Forming a first trench selectively reaching the semiconductor substrate from the insulating layer in the semiconductor substrate on which the insulating layer is formed;
Forming an insulating film on the surface of the first trench, and forming a trench gate by embedding polysilicon through the insulating film to the surface where the insulating layer is formed in the first trench; When,
Thinning the insulating layer by etching the insulating layer to expose the polysilicon from the surface of the insulating layer;
Oxidizing the polysilicon exposed from the surface of the insulating layer to form an oxide layer;
Forming a second trench reaching the semiconductor substrate from the surface of the insulating layer using the oxide layer as a mask.
前記絶縁層が形成された前記半導体基板に選択的に前記絶縁層から前記半導体基板に達する第1のトレンチを形成する工程と、
前記絶縁層を前記半導体基板の表面に沿った方向にエッチングして前記第1のトレンチの口径を広げる工程と、
前記第1のトレンチの表面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜を介して前記第1のトレンチ内において前記絶縁層の形成されている面までポリシリコンを埋め込むことによりトレンチゲートを形成する工程と、
前記絶縁層のエッチングを行なうことにより前記絶縁層を薄くして、前記絶縁層の表面より前記ポリシリコンを露出させる工程と、
前記絶縁層の表面より露出させた前記ポリシリコンを酸化させ酸化層を形成する工程と、
前記酸化層をマスクとして、前記絶縁層の表面から前記半導体基板に達する第2のトレンチを形成する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an insulating layer on the semiconductor substrate;
Forming a first trench selectively reaching the semiconductor substrate from the insulating layer in the semiconductor substrate on which the insulating layer is formed;
Etching the insulating layer in a direction along the surface of the semiconductor substrate to widen the diameter of the first trench;
Forming an insulating film on a surface of the first trench, and forming a trench gate by embedding polysilicon through the insulating film to a surface where the insulating layer is formed in the first trench; ,
Thinning the insulating layer by etching the insulating layer to expose the polysilicon from the surface of the insulating layer;
Oxidizing the polysilicon exposed from the surface of the insulating layer to form an oxide layer;
Forming a second trench reaching the semiconductor substrate from the surface of the insulating layer using the oxide layer as a mask.
前記シリコン窒化膜及び前記シリコン酸化膜が形成された半導体基板に選択的に前記シリコン窒化膜及び前記シリコン酸化膜から前記半導体基板に達する第1のトレンチを形成する工程と、
前記第1のトレンチの表面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜を介して、前記第1のトレンチ内において前記シリコン酸化層の形成されている面までポリシリコンを埋め込むことによりトレンチゲートを形成する工程と、
前記シリコン酸化層のエッチングを行なうことにより前記シリコン酸化層を薄くして、前記シリコン酸化膜の表面より前記ポリシリコンを露出させる工程と、
前記シリコン酸化膜の表面より露出させた前記ポリシリコンを酸化させ酸化層を形成する工程と、
前記酸化層をマスクとして、前記半導体基板表面をエッチングする工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a silicon nitride film and a silicon oxide layer on the semiconductor substrate sequentially from the bottom;
Selectively forming a first trench reaching the semiconductor substrate from the silicon nitride film and the silicon oxide film in the semiconductor substrate on which the silicon nitride film and the silicon oxide film are formed;
An insulating film is formed on the surface of the first trench, and a trench gate is formed by burying polysilicon through the insulating film to the surface where the silicon oxide layer is formed in the first trench. Process,
Thinning the silicon oxide layer by etching the silicon oxide layer to expose the polysilicon from the surface of the silicon oxide film;
Oxidizing the polysilicon exposed from the surface of the silicon oxide film to form an oxide layer;
Etching the surface of the semiconductor substrate using the oxide layer as a mask;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007105442A JP2008263095A (en) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | Manufacturing method of semiconductor device |
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CN114023648A (en) * | 2021-10-18 | 2022-02-08 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | Method for manufacturing trench gate semiconductor device |
-
2007
- 2007-04-13 JP JP2007105442A patent/JP2008263095A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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CN114023648A (en) * | 2021-10-18 | 2022-02-08 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | Method for manufacturing trench gate semiconductor device |
CN114023648B (en) * | 2021-10-18 | 2023-08-22 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | Method for manufacturing trench gate semiconductor device |
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